Die Rekonstruktion des fossilen Vogelschädels zeigt ein Gehirn, das zum Riechen gemacht ist, und Augen, die für Tageslicht gemacht sind

Jeholornis war ein rabengroßer Vogel, der vor 120 Millionen Jahren im heutigen China lebte und zu den frühesten Beispielen für die Entwicklung von Dinosauriern zu Vögeln gehörte. Die gefundenen Fossilien sind fein erhalten, aber platt geschlagen, das Ergebnis von Sedimentschichten, die sich im Laufe der Jahre abgelagert haben. Das bedeutet, dass niemand Jeholornis‘ Kopf genau sehen konnte. Aber in einer neuen Studie rekonstruierten Forscher einen Jeholornis-Schädel digital und enthüllten Details über seine Augen und sein Gehirn, die Licht auf sein Sehvermögen und seinen Geruchssinn werfen.

„Jeholornis ist mein Lieblingsvogel aus der Kreidezeit, er hat viele ungewöhnliche, primitive Merkmale und trägt dazu bei, die größere Geschichte der Entwicklung verschiedener Vögel zu beleuchten“, sagt Jingmai O’Connor, stellvertretende Kuratorin für fossile Reptilien am Field Museum and einer der Autoren des Papiers, das die Entdeckung in der beschreibt Zoologisches Journal der Linnean Society. „Diese Studie ist das erste Mal, dass wir wirklich verstehen, wie der Schädel dieses Vogels aussah, wie sein Gehirn gewesen sein muss, was wirklich aufregend ist.“

Der Erstautor der Studie, Han Hu, ging etwa 100 Fossilien im chinesischen Naturmuseum Shandong Tianyu durch und wählte das mit dem am besten erhaltenen Schädel aus – immer noch ein wenig abgeflacht, aber intakt. „Es ist sehr schwierig, den richtigen Schädel unter rund 100 Fossilien zu finden, da wir vor dem Scannen nicht wissen, ob ein Schädel uns die gewünschten Informationen liefert, und aufgrund der Kosten für hochwertiges Scannen konnten wir nicht scannen all diese Exemplare, um das beste auszuwählen. Ich habe mich jedoch für dieses entschieden, weil es zumindest von der freigelegten Oberfläche relativ vollständig ist, und was auch wichtig ist, dass dieser Schädel so aufbewahrt wird, dass er von anderen Teilen seines Körpers isoliert werden kann. sagt Hu, ein Forscher am Department of Earth Sciences der University of Oxford, UK.

„Das ist sehr hilfreich, da wir normalerweise den Schädel nicht vom Skelett abschlagen, wenn sie artikuliert sind – niemand möchte diese früheren Fossilien verletzen, aber ein isolierter Schädel wird die Größe des Scanbereichs verringern, was das Scannen erhöht Qualität viel. Glücklicherweise ist das Exemplar, das wir hier für dieses Projekt ausgewählt haben, nahezu perfekt – es hat uns nach der digitalen Rekonstruktion so viele unbekannte Informationen geliefert.“

„Diese Knochen waren so etwas wie der Boden einer Tüte Kartoffelchips – sie waren nicht vollständig zerkleinert, aber die Stücke waren verdichtet“, sagt O’Connor. „Also konnten wir sie CT-scannen – im Wesentlichen ein paar Röntgenaufnahmen machen und sie zu einem 3D-Bild zusammenfügen – und sie dann digital neu artikulieren und den Schädel aus all diesen Knochen rekonstruieren.“

„Wir konnten verschiedene Merkmale des Schädels sehen, die noch nie zuvor in Jeholornis gesehen worden waren, und wir konnten sogar extrapolieren, wie sein Gehirn aussah“, sagt Co-Autor und Postdoktorand am Field Museum, Matteo Fabbri.

Das Gehirn selbst ist nicht konserviert – Weichteile sind es selten –, aber Vogel- und Dinosauriergehirne neigen dazu, sich ordentlich in ihren Schädel einzunisten. Die Form und die Abmessungen eines fossilen Vogelschädels zu kennen, sagt uns daher viel über sein Gehirn aus, ähnlich wie ein Handschuh eine anständige Annäherung an die Form einer Hand gibt. Darüber hinaus bleiben Gehirnstrukturen über Arten und im Laufe der Zeit erhalten – Dinge wie Riechkolben und das Kleinhirn an den gleichen allgemeinen Stellen, egal ob Sie das Gehirn eines Frosches, eines Menschen oder eines fossilen Vogels betrachten.

Dank der langjährigen Platzierung dieser Strukturen konnten die Forscher bestimmen, wie das Gehirn von Jeholornis im Vergleich zu modernen Vögeln und Dinosauriern abschneidet (oder, genau genommen, Nicht-Vogel-Dinosaurier; alle Vögel, einschließlich Jeholornis, sind Dinosaurier, aber nicht alle Dinosaurier sind Vögel).

„Die Gehirnmorphologie von Jeholornis ist übergangsweise, zwischen dem, was wir bei Nicht-Vogel-Dinosauriern sehen, und dem, was wir bei modernen Vögeln sehen“, sagt Fabbri. „Wenn Sie sich die Schädel von Dinosauriern ansehen, sehen Sie eine Stelle für ein sehr reptilienähnliches Gehirn, was bedeutet, dass sie sehr große Riechkolben haben und die Sehlappen im Mittelhirn reduziert sind. Sie hatten wahrscheinlich einen sehr guter Geruchssinn und kein großartiges Sehvermögen, was sehr reptilienhaft ist. Und andererseits, wenn Sie sich moderne Vögel ansehen, tun sie das Gegenteil. Sie haben kleine Riechkolben und sehr große Sehlappen. Jeholornis fällt in die Mitte. „

Jeholornis hatte größere Riechkolben als die meisten modernen Vögel, was bedeutet, dass er sich wahrscheinlich mehr auf seinen Geruchssinn verließ als die heutigen Vögel (mit Ausnahme einiger scharfer Riecher, wie Geier). Der starke Geruchssinn von Jeholornis ist im Zusammenhang mit einer weiteren aktuellen Studie des Teams sinnvoll, die zeigt, dass Jeholornis das früheste bekannte fruchtfressende Tier ist. „Wenn Früchte reifen, setzen sie viele Chemikalien frei“, sagt O’Connor. „Wir können es noch nicht beweisen, aber ein besserer Geruchssinn könnte Jeholornis geholfen haben, Früchte zu finden.“

Zusätzlich zu einem zum Riechen angepassten Gehirn fanden die Forscher heraus, dass Jeholornis tagsüber wahrscheinlich besser sehen konnte als nachts. Vögel haben Knochen, sogenannte Skleraringe, die bestimmen, wie viel Licht in ihre Augen fällt. Arten, die nachts sehen müssen, wie Eulen, haben im Verhältnis zu ihren Augenhöhlen breitere Skleraringöffnungen, um mehr Licht hereinzulassen. Vögel, die tagsüber aktiv sind, haben schmalere Öffnungen für den Lichteinfall, wie die Blende einer Kamera. Die Skleraringe von Jeholornis scheinen darauf hinzudeuten, dass er tagsüber am aktivsten war.

All diese Schädelmerkmale ermöglichen ein besseres Verständnis des Lebensstils dieses Frühaufstehers und der Rolle, die er in seinem Ökosystem spielte. „Die Rekonstruktion eines Schädels ist eine mühsame Arbeit, und während die Menschen beginnen, die Zeit dafür zu investieren, wird es immer deutlicher, dass die Evolution der Vögel komplizierter war, als wir erwartet hatten“, sagt Fabbri. „Es unterscheidet sich nicht nur von Dinosauriern und modernen Vögeln, es unterscheidet sich auch von anderen Frühaufstehern. Es ist keine einfache Evolutionsgeschichte.“

„Genau wie Jingmai ist auch Jeholornis einer meiner Lieblingsvögel. Seine besondere Stellung als einer der primitivsten Vögel während des Dinosaurier-Vogel-Übergangs bestimmt, dass die Vollendung seiner Geschichte die wahre Szenerie dieser kritischen Evolutionsperiode enthüllen wird, und auch, sagen Sie uns, warum und wie sich die modernen Vögel – die einzigen lebenden Dinosaurier – zu dem entwickelt haben, was wir heute sehen“, sagt Hu.